微波大气遥感

[拼音]:weibo daqi yaogan

[英文]:microwave remote sensing of atmosphere

利用微波辐射讯号探测大气的方法和技术。分为主动式微波大气遥感和被动式微波大气遥感两类。作为主动式微波大气遥感的气象雷达,从20世纪40年代起就被应用于大气科学。被动式微波大气遥感的地面试验,起始于60年代初,获得了0~10公里左右的大气温度分布资料。1972年,被动式微波大气遥感在美国“雨云”5号气象卫星上试验成功。1978年美国发射的第三代气象业务卫星“泰罗斯”N号,已正式采用被动式微波大气遥感探测大气温度。此外,微波大气遥感在探测晴空和有云条件下的海温、海面风、海面上空水汽总含量、云中含水量和降水强度方面的试验,也取得了成功。

原理

被动式微波大气遥感原理基本上和红外大气遥感类似,它利用大气中氧的 0.5厘米吸收带探测大气的温度分布。在温度和压力确定的情况下,利用大气中水汽在0.164厘米和1.348厘米的两条吸收线上、臭氧在0.27厘米吸收线上以及其他微量成分在各自的吸收线上发射的微波辐射,探测这些气体的浓度分布。这些微波辐射的波长比云雾粒子的半径大得多,在传输过程中受云雾的干扰较小,是进行全天候遥感大气温度和水汽的理想波段。此外,云滴和雨滴的微波辐射具有连续谱的特征,在温度确定的前提下,云和雨的微波辐射强度直接与云中含水量和雨强成正比。因此,利用云雨在 0.8、1.55、3.2、5厘米等大气微波窗区(见大气的微波吸收)发射的微波辐射,能定量地探测云体总含水量和雨强分布。

仪器

进行微波遥感的基本仪器装置是微波辐射仪(见彩图),它是一种方向性好、灵敏度高的微波噪声接收机。主要由天线、接收机、资料记录或储存单元三部分组成(见图)。天线一般采用抛物面及其变型,要求有好的角解析度、尽可能低的旁瓣。接收机一般采用迪克调制式的超外差接收机。它首先将天线收集的微波辐射的直流讯号变成交流,然后用超外差线路进行检测。为了提高信噪比,降低输出的脉动,还要将一定时间间隔内的讯号进行积累和平均。在迪克调制式接收机的基础上还发展了其他几种改进型,例如零平衡式、双参考源调制式以及脉冲噪声注入式等。

参考书目

周秀骥等编著:《大气微波辐射及遥感原理》,科学出版社,北京,1982。

D.H.Staelin,Passive Remote Sensing at Microw-ave Wavelengths,Proceedings of IEEE,Vol.57,No.4,pp.427~439,1969.

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